淺談網口電路的PCB設計

劉瑤　劉曉雪　毛琳娜　李楠

摘 要：對網口電路PCB設計中的常見問題及解決技術進行了研究。RJ45接口通常用于數據傳輸，最常見的應用為網卡接口封裝。在PCB設計中要考慮信號的傳輸距離，隔離外部環境對芯片的影響，并減少周圍設備的相互影響。

關鍵詞：PCB；網口；電路；設計

中圖分類號：TN41；TN402 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0138-01

現代社會因互聯網得以高速發展。在實際的PCB設計中，網口是最常見的且非常重要的部分之一，作為PCB中的常見電路，網口在處理上有自己的方式。本文對網口以及其在實際PCB設計中的要求作簡單介紹。

1 網口簡介

1.1 網口

常規網口為8個信號管腳，如果帶燈，則多4個管腳。網口封裝一般命名為RJ45，網口的辨別非常簡單，8個獨立的信號管腳，兩排4個，互相交錯。封裝的肯定是網口，但是接的信號不一定是以太網信號，也可能是定義的其他信號。網口分為百兆網口和千兆網口，百兆網口只有2對差分，即4條線，對應的管腳分別為1，2，3，6；而千兆的網口則有4對差分線，對應剩余的4，5，7，8管腳。

1.2 網絡變壓器

在以太網設備中通過PHY接RJ45時，中間都會加一個網絡變壓器。變壓器的作用有以下幾點：①中心抽頭接地或接電源是根據所用PHY芯片的UTP口驅動類型決定的。驅動分為電壓驅動和電流驅動，電壓驅動接電源，電流驅動直接通過電容接地。因此，不同芯片中心抽頭的接法還要參考芯片手冊的要求或者參考設計。②接電源時，又要接到不同的電壓，這是由所用PHY芯片資料里規定的 UTP端口電平決定的。根據端口電平決定相應電壓，即如果是2.5 V，則上接到2.5 V；如果是3.3 V，則上接到3.3 V。③接或不接變壓器決定于是否要求遠距離傳輸。網絡變壓器主要用于信號電平耦合，它可以增強信號，使信號傳輸的距離更遠，還可以使芯片端與外部隔離，增強抗干擾能力，起到保護芯片的作用。另外，當接到不同電平的網口時，會減少對彼此設備的影響。

1.3 PHY芯片

網卡工作在OSI的最后兩層，即物理層和數據鏈路層。物理層的芯片稱為PHY，以太網卡中數據鏈路層的芯片稱為MAC控制芯片，兩者之間的關系是PCI總線接MAC總線，MAC接PHY芯片，PHY芯片則通過變壓器與網線連接。

2 網口電路在PCB設計中的實際應用

在實際的PCB設計中，網口一般由網口連接器、隔離變壓器、濾波電路和匹配電阻組成，部分網口還由防護電路（防護電路一般由穩壓二極管或三極管一類的電路組成）和Smith電路組成。在設計中，需要對這些網口電路的組成部分進行合理的布局、布線，網口布局、布線中的一些基本要求如下。

2.1 網口布局要求

網口布局的要求主要有以下幾點：①由于變壓器布局靠近RJ45，所以距離應控制在2.54 cm以內；與PHY也要盡可能地靠近；匹配電阻一定要靠近PHY擺放，一般放表層，如果空間不足可以放底層。②濾波電容（0.1 μF）或磁珠分布在變壓器中心抽頭的每個PIN中，初次級都會用到RC濾波，為了得到更好的濾波效果，這些濾波電容都靠近中心抽頭的PIN腳放置，一般放于背面PIN腳的下邊；然后，電容接地的一端朝向變壓器的外端，這樣地孔正好可以和差分信號孔共用，作為信號的回流地孔。③一般情況下，變壓器下方需要全部掏空，網口部分通過磁珠或者0歐電阻獨立出來，跨接器件均勻放在分割線上。

2.2 網口布線要求

以上每組收發各自等長，一般組內每根等長控制在±1.27 mm。

除了信號組成外，網口布線還有以下幾點要求：①網口信號由多對差分線組成，部分網口有ESD要求。初極端的差分線可以忽略阻抗要求，雖然一般忽略阻抗，但是如果網口全部掏空，線寬就可盡量加粗（一般為0.3 mm），這樣可以使阻抗更匹配；次級差分按照100 Ω的差分要求處理，且保持走線最短。②變壓器中心抽頭經電容接地的信號線需加粗，一般加粗到0.5 mm。③凡是變壓器中間對應的所有層務必全部掏空，添加ANTI ETCH-ALL，寬度一般在2.54 mm以上。④變壓器下方不能穿過任何信號，信號也不能從初次級間跨過。⑤RJ45與整板地隔離開，分割線大于1 mm，通過磁珠或者0歐電阻與整板地相接。⑥PHY芯片的收發信號最好做到同層。

以上布局、布線要求是相對于理想狀態下的規范，在實際的PCB設計中，可能會受板框等原因限制而不能全部做到，這就要根據實際情況作出相應的調整。

以上網口相關設計經驗，希望對大家有所幫助，如有不足，請多多指教！

參考文獻

[1]王全保.新編電子變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2007.

〔編輯：李玨〕

Abstract： The network interface circuit PCB design techniques common problems and solutions were studied. RJ45 interface is typically used for data transmission， the most common applications for the network interface package. PCB designs to be considered in the signal transmission distance， isolation affect the external environment on the chip and reduce interaction surrounding equipment.

Key words： PCB； network port； circuit； design

摘 要：對網口電路PCB設計中的常見問題及解決技術進行了研究。RJ45接口通常用于數據傳輸，最常見的應用為網卡接口封裝。在PCB設計中要考慮信號的傳輸距離，隔離外部環境對芯片的影響，并減少周圍設備的相互影響。

關鍵詞：PCB；網口；電路；設計

中圖分類號：TN41；TN402 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0138-01

現代社會因互聯網得以高速發展。在實際的PCB設計中，網口是最常見的且非常重要的部分之一，作為PCB中的常見電路，網口在處理上有自己的方式。本文對網口以及其在實際PCB設計中的要求作簡單介紹。

1 網口簡介

1.1 網口

常規網口為8個信號管腳，如果帶燈，則多4個管腳。網口封裝一般命名為RJ45，網口的辨別非常簡單，8個獨立的信號管腳，兩排4個，互相交錯。封裝的肯定是網口，但是接的信號不一定是以太網信號，也可能是定義的其他信號。網口分為百兆網口和千兆網口，百兆網口只有2對差分，即4條線，對應的管腳分別為1，2，3，6；而千兆的網口則有4對差分線，對應剩余的4，5，7，8管腳。

1.2 網絡變壓器

在以太網設備中通過PHY接RJ45時，中間都會加一個網絡變壓器。變壓器的作用有以下幾點：①中心抽頭接地或接電源是根據所用PHY芯片的UTP口驅動類型決定的。驅動分為電壓驅動和電流驅動，電壓驅動接電源，電流驅動直接通過電容接地。因此，不同芯片中心抽頭的接法還要參考芯片手冊的要求或者參考設計。②接電源時，又要接到不同的電壓，這是由所用PHY芯片資料里規定的 UTP端口電平決定的。根據端口電平決定相應電壓，即如果是2.5 V，則上接到2.5 V；如果是3.3 V，則上接到3.3 V。③接或不接變壓器決定于是否要求遠距離傳輸。網絡變壓器主要用于信號電平耦合，它可以增強信號，使信號傳輸的距離更遠，還可以使芯片端與外部隔離，增強抗干擾能力，起到保護芯片的作用。另外，當接到不同電平的網口時，會減少對彼此設備的影響。

1.3 PHY芯片

網卡工作在OSI的最后兩層，即物理層和數據鏈路層。物理層的芯片稱為PHY，以太網卡中數據鏈路層的芯片稱為MAC控制芯片，兩者之間的關系是PCI總線接MAC總線，MAC接PHY芯片，PHY芯片則通過變壓器與網線連接。

2 網口電路在PCB設計中的實際應用

在實際的PCB設計中，網口一般由網口連接器、隔離變壓器、濾波電路和匹配電阻組成，部分網口還由防護電路（防護電路一般由穩壓二極管或三極管一類的電路組成）和Smith電路組成。在設計中，需要對這些網口電路的組成部分進行合理的布局、布線，網口布局、布線中的一些基本要求如下。

2.1 網口布局要求

網口布局的要求主要有以下幾點：①由于變壓器布局靠近RJ45，所以距離應控制在2.54 cm以內；與PHY也要盡可能地靠近；匹配電阻一定要靠近PHY擺放，一般放表層，如果空間不足可以放底層。②濾波電容（0.1 μF）或磁珠分布在變壓器中心抽頭的每個PIN中，初次級都會用到RC濾波，為了得到更好的濾波效果，這些濾波電容都靠近中心抽頭的PIN腳放置，一般放于背面PIN腳的下邊；然后，電容接地的一端朝向變壓器的外端，這樣地孔正好可以和差分信號孔共用，作為信號的回流地孔。③一般情況下，變壓器下方需要全部掏空，網口部分通過磁珠或者0歐電阻獨立出來，跨接器件均勻放在分割線上。

2.2 網口布線要求

以上每組收發各自等長，一般組內每根等長控制在±1.27 mm。

除了信號組成外，網口布線還有以下幾點要求：①網口信號由多對差分線組成，部分網口有ESD要求。初極端的差分線可以忽略阻抗要求，雖然一般忽略阻抗，但是如果網口全部掏空，線寬就可盡量加粗（一般為0.3 mm），這樣可以使阻抗更匹配；次級差分按照100 Ω的差分要求處理，且保持走線最短。②變壓器中心抽頭經電容接地的信號線需加粗，一般加粗到0.5 mm。③凡是變壓器中間對應的所有層務必全部掏空，添加ANTI ETCH-ALL，寬度一般在2.54 mm以上。④變壓器下方不能穿過任何信號，信號也不能從初次級間跨過。⑤RJ45與整板地隔離開，分割線大于1 mm，通過磁珠或者0歐電阻與整板地相接。⑥PHY芯片的收發信號最好做到同層。

以上布局、布線要求是相對于理想狀態下的規范，在實際的PCB設計中，可能會受板框等原因限制而不能全部做到，這就要根據實際情況作出相應的調整。

以上網口相關設計經驗，希望對大家有所幫助，如有不足，請多多指教！

參考文獻

[1]王全保.新編電子變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2007.

〔編輯：李玨〕

Abstract： The network interface circuit PCB design techniques common problems and solutions were studied. RJ45 interface is typically used for data transmission， the most common applications for the network interface package. PCB designs to be considered in the signal transmission distance， isolation affect the external environment on the chip and reduce interaction surrounding equipment.

Key words： PCB； network port； circuit； design

摘 要：對網口電路PCB設計中的常見問題及解決技術進行了研究。RJ45接口通常用于數據傳輸，最常見的應用為網卡接口封裝。在PCB設計中要考慮信號的傳輸距離，隔離外部環境對芯片的影響，并減少周圍設備的相互影響。

關鍵詞：PCB；網口；電路；設計

中圖分類號：TN41；TN402 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0138-01

現代社會因互聯網得以高速發展。在實際的PCB設計中，網口是最常見的且非常重要的部分之一，作為PCB中的常見電路，網口在處理上有自己的方式。本文對網口以及其在實際PCB設計中的要求作簡單介紹。

1 網口簡介

1.1 網口

常規網口為8個信號管腳，如果帶燈，則多4個管腳。網口封裝一般命名為RJ45，網口的辨別非常簡單，8個獨立的信號管腳，兩排4個，互相交錯。封裝的肯定是網口，但是接的信號不一定是以太網信號，也可能是定義的其他信號。網口分為百兆網口和千兆網口，百兆網口只有2對差分，即4條線，對應的管腳分別為1，2，3，6；而千兆的網口則有4對差分線，對應剩余的4，5，7，8管腳。

1.2 網絡變壓器

在以太網設備中通過PHY接RJ45時，中間都會加一個網絡變壓器。變壓器的作用有以下幾點：①中心抽頭接地或接電源是根據所用PHY芯片的UTP口驅動類型決定的。驅動分為電壓驅動和電流驅動，電壓驅動接電源，電流驅動直接通過電容接地。因此，不同芯片中心抽頭的接法還要參考芯片手冊的要求或者參考設計。②接電源時，又要接到不同的電壓，這是由所用PHY芯片資料里規定的 UTP端口電平決定的。根據端口電平決定相應電壓，即如果是2.5 V，則上接到2.5 V；如果是3.3 V，則上接到3.3 V。③接或不接變壓器決定于是否要求遠距離傳輸。網絡變壓器主要用于信號電平耦合，它可以增強信號，使信號傳輸的距離更遠，還可以使芯片端與外部隔離，增強抗干擾能力，起到保護芯片的作用。另外，當接到不同電平的網口時，會減少對彼此設備的影響。

1.3 PHY芯片

網卡工作在OSI的最后兩層，即物理層和數據鏈路層。物理層的芯片稱為PHY，以太網卡中數據鏈路層的芯片稱為MAC控制芯片，兩者之間的關系是PCI總線接MAC總線，MAC接PHY芯片，PHY芯片則通過變壓器與網線連接。

2 網口電路在PCB設計中的實際應用

在實際的PCB設計中，網口一般由網口連接器、隔離變壓器、濾波電路和匹配電阻組成，部分網口還由防護電路（防護電路一般由穩壓二極管或三極管一類的電路組成）和Smith電路組成。在設計中，需要對這些網口電路的組成部分進行合理的布局、布線，網口布局、布線中的一些基本要求如下。

2.1 網口布局要求

網口布局的要求主要有以下幾點：①由于變壓器布局靠近RJ45，所以距離應控制在2.54 cm以內；與PHY也要盡可能地靠近；匹配電阻一定要靠近PHY擺放，一般放表層，如果空間不足可以放底層。②濾波電容（0.1 μF）或磁珠分布在變壓器中心抽頭的每個PIN中，初次級都會用到RC濾波，為了得到更好的濾波效果，這些濾波電容都靠近中心抽頭的PIN腳放置，一般放于背面PIN腳的下邊；然后，電容接地的一端朝向變壓器的外端，這樣地孔正好可以和差分信號孔共用，作為信號的回流地孔。③一般情況下，變壓器下方需要全部掏空，網口部分通過磁珠或者0歐電阻獨立出來，跨接器件均勻放在分割線上。

2.2 網口布線要求

以上每組收發各自等長，一般組內每根等長控制在±1.27 mm。

除了信號組成外，網口布線還有以下幾點要求：①網口信號由多對差分線組成，部分網口有ESD要求。初極端的差分線可以忽略阻抗要求，雖然一般忽略阻抗，但是如果網口全部掏空，線寬就可盡量加粗（一般為0.3 mm），這樣可以使阻抗更匹配；次級差分按照100 Ω的差分要求處理，且保持走線最短。②變壓器中心抽頭經電容接地的信號線需加粗，一般加粗到0.5 mm。③凡是變壓器中間對應的所有層務必全部掏空，添加ANTI ETCH-ALL，寬度一般在2.54 mm以上。④變壓器下方不能穿過任何信號，信號也不能從初次級間跨過。⑤RJ45與整板地隔離開，分割線大于1 mm，通過磁珠或者0歐電阻與整板地相接。⑥PHY芯片的收發信號最好做到同層。

以上布局、布線要求是相對于理想狀態下的規范，在實際的PCB設計中，可能會受板框等原因限制而不能全部做到，這就要根據實際情況作出相應的調整。

以上網口相關設計經驗，希望對大家有所幫助，如有不足，請多多指教！

參考文獻

[1]王全保.新編電子變壓器手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2007.

〔編輯：李玨〕

Abstract： The network interface circuit PCB design techniques common problems and solutions were studied. RJ45 interface is typically used for data transmission， the most common applications for the network interface package. PCB designs to be considered in the signal transmission distance， isolation affect the external environment on the chip and reduce interaction surrounding equipment.

Key words： PCB； network port； circuit； design